Genleşme tankı hesabı neden gerekli?
Genleşme tankı hesabı, kapalı bir ısıtma ya da soğutma devresinde suyun ısındıkça büyüyen hacmine ne kadar yer ayrılacağını belirler. Su ısınınca genleşir; kapalı devrede bu büyümeye boşluk bırakılmazsa basınç hızla yükselir ve emniyet ventili su boşaltmaya başlar. Soğuma sırasında ise devre eksilen hacim yüzünden vakuma düşebilir, hava çeker ve korozyon hızlanır.
Membranlı tankın içinde gaz (azot ya da hava) ve su esnek bir diyaframla ayrılır. Ön basınç gazı, sistemin statik basıncının biraz üzerinde tutulur. Su genleştikçe diyaframı iter, gaz sıkışır ve devre basıncı kontrollü biçimde artar; soğuyunca gaz suyu geri sisteme verir. Tank küçük seçilirse bu denge bozulur, büyük seçilirse yatırım gereksiz artar.
Genleşme tankı hacmi nasıl hesaplanır? (EN 12828 yaklaşımı)
Sıcak su ısıtma sistemleri için Avrupa standardı EN 12828 tank hacmini üç parçayla tanımlar. Genleşen su, sistem hacmi ile sıcaklığa bağlı genleşme oranının çarpımıdır. Su rezervi, sistem hacminin yüzde 0,5 kadarıdır ve en az 3 litre alınır; küçük kaçaklar ve soğuma sırasında tank tamamen boşalmasın diye ayrılır. Bu iki hacim toplanır ve basınç oranıyla büyütülür: Vn = (Ve + Vwr) × (pe + 1) / (pe − p₀). Formüldeki +1, manometrik basıncı mutlak basınca çevirir.
Genleşme oranı, suyun yoğunluğunun doldurma sıcaklığından azami sıcaklığa değişiminden hesaplanır. 500 litrelik bir sistemde doldurma 10 °C iken azami sıcaklık 50 °C olursa oran yüzde 1,18 ve genleşen su 5,92 litredir; 60 °C için yüzde 1,68 (8,39 litre), 70 °C için yüzde 2,24 (11,20 litre), 80 °C için yüzde 2,87 (14,35 litre), 90 °C için yüzde 3,56 (17,82 litre) bulunur. Sıcaklık yükseldikçe oranın hızlandığına dikkat edin.
Ön basınç, son basınç ve emniyet ventili etkisi
Ön basınç p₀ tankın gaz tarafındaki basınçtır. Hesaplayıcıda statik yükseklik metresi 10,197 değerine bölünüp 0,2 bar eklenir ve en az 0,5 bar alınır. Son basınç pe ise emniyet ventili açma basıncından 0,5 bar ya da yüzde 10 (hangisi büyükse) düşülerek bulunur; ventilin açmaya başlamasına pay bırakılır.
Ventil basıncı arttıkça tank belirgin biçimde küçülür. 500 litre, 80 °C, 15 m yükseklik ve 10 °C doldurma için ventil 2,5 bar ise hesaplanan hacim 158,3 litre (standart 200 litre); 3 bar ise 73,3 litre (80 litre); 4 bar ise 42,7 litre (50 litre); 6 bar ise 29,8 litre (35 litre) çıkar. Bina yüksekliği ise ters yönde etkiler: aynı koşulda 5 m için 33,6 litre (35 litre), 15 m için 73,3 litre (80 litre) bulunur.
Ventil basıncı ön basıncın gerektirdiği seviyenin altında kalırsa tank boyutlandırılamaz ve hesaplayıcı sonucu çizgiyle gösterir. Örneğin 3 bar ventille 25 m yüksekliğe ya da 2 bar ventille 15 m yüksekliğe tank seçilemez. Bu durumda daha yüksek açma basınçlı bir emniyet ventili seçmek ya da sistemi bölgelere ayırmak gerekir.
Sistem su hacmi nasıl bulunur?
Sistem hacmi kazan, boru hattı, radyatör ya da serpantin ve varsa tampon deponun toplam su içeriğidir. Gerçeğe yakın girmek önemlidir: fazla girilen hacim büyük, eksik girilen hacim yetersiz tank demektir. Hacim bilinmiyorsa radyatörlü sistemlerde ısıl güç başına 10-15 litre, yerden ısıtmada 15-20 litre kabul edilebilir; yerden ısıtma ve tampon depolu sistemlerde hacim klasik radyatör hattından belirgin biçimde yüksektir.
Hacmin etkisi için sabit koşulları (80 °C, 15 m, 3 bar, 10 °C doldurma) alın: 100 litrelik sistemde hesaplanan hacim 24,8 litre (standart 35 litre); 300 litrede 49,0 litre (50); 500 litrede 73,3 litre (80); 1.000 litrede 142,3 litre (150); 2.000 litrede 284,6 litre (300) olur. Su rezervi küçük sistemlerde 3 litrede sabit kalır, 1.000 litrede 5 litre, 2.000 litrede 10 litredir.
Kapalı genleşme tankı montajı ve bakımı
Tank genellikle pompanın emiş tarafında, dönüş hattına ve mümkünse kesilebilen bir bağlantıyla bağlanır; böylece bakım sırasında sistemi boşaltmadan tank ayrılabilir. Ön basınç, tank sistemden ayrılmış ve su tarafı boşaltılmış durumda gaz valfinden ölçülür ve ayarlanır. Basınç düşükse tank erken dolar ve sistem basıncı fazla yükselir, yüksekse kullanılabilir hacim azalır.
Yıllık bakımda ön basınç ölçümü ve membran kontrolü yapılması tankın ömrünü uzatır. Su sızıntısı olan gaz valfi ya da sürekli düşen ön basınç membranın yırtıldığını gösterir. Tankı boyutlandırırken emniyet ventili ve kazan etiketindeki değerleri de doğrulayın; hesaplanan hacmin altında kalan tank, ventilin sık açılmasına neden olur.
500 litre hacimli 80 °C'lik ısıtma sistemi için genleşme tankı hesabı örneği
- Veriler: Vs = 500 l, Tmax = 80 °C, doldurma 10 °C, statik yükseklik 15 m, emniyet ventili 3 bar.
- Genleşme oranı e = %2,87; genleşen su Ve = 500 × 0,0287 = 14,35 litre.
- Su rezervi: max(%0,5 × 500, 3) = 3,00 litre.
- Ön basınç p₀ = 15 / 10,197 + 0,2 = 1,67 bar; son basınç pe = 3 − 0,5 = 2,50 bar.
- Vn = (14,35 + 3,00) × (2,50 + 1) / (2,50 − 1,67) = 73,3 litre; standart seride 80 litrelik tank seçilir.
- Kontrol: tankın ön basıncı soğuk sistemde 1,67 bar olarak ayarlanır; ürün sayfasında tank hacminin 73,3 litreye eşit ya da büyük olduğuna bakılır.